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揭秘iPhone6S掉漆门真凶

全铝合金手机壳外观靓丽,极富金属质感,一直是iPhone手机的挚爱。其铝合金原材料品质要求高,全部采用CNC加工成型,再进行阳极氧化着色,工艺技术复杂,制造成本较高,成就了iPhone手机高颜值的外表。……

全铝合金手机壳外观靓丽,极富金属质感,一直是iPhone手机的挚爱。其铝合金原材料品质要求高,全部采用CNC加工成型,再进行阳极氧化着色,工艺技术复杂,制造成本较高,成就了iPhone手机高颜值的外表。

然而近期,网友纷纷爆出iPhone6S手机金属壳体“掉漆”严重的问题。部分iPhone6S手机使用一段时间后发生“掉漆”,表面随机出现剥落斑点,整体看上去“锈迹斑斑”,像爬满了小虫,完全看不到iPhone手机“高颜值”的特点,反而给人毛骨悚然的感觉。若仔细观察手机壳表面的“掉漆”位置,可以看出这些斑点并不是由磨损产生的,而是局部地方如同钢铁生锈一样发生了腐蚀。如下图1所示(图1源自网络)。

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前期的iPhone6也曾使用牌号为6系列的铝合金作为手机外壳,该铝合金的主要合金元素是镁和硅,合金含量较低,阳极氧化成品率高,氧化膜致密附着力强,保护铝合金材料不受腐蚀,故没有上述“生锈”情况发生。但是6系列铝合金最大的缺点是强度低,因此出现手机很容易就被折弯、坐弯的情况,苹果公司不得不选用更高强度的7系列航空铝合金。

iPhone6S使用的7系列航空铝合金是铝合金中室温强度最高,但也最容易发生腐蚀。该系列铝合金除铝以外还添加了锌、镁和铜元素。正是这些合金元素的加入产生各种强化相使强度大幅提高,可以达到普通低碳钢的2-3倍,彻底解决iPhone6容易弯曲问题;但是,也导致了该系列合金耐腐蚀性能差,容易发生应力腐蚀。

为了提高耐腐蚀性,手机的铝合金外壳表面会做人工阳极氧化,使外观更美观,并提高表面硬度。阳极氧化膜的质量和附着力直接影响手机的外观质量和耐腐蚀性。7系列铝合金由于合金成分较高,这些合金元素在常规熔铸铝棒的过程中难以避免会分布不均匀,产生偏聚,也称宏观偏析。部分偏析会在后续均匀化处理和挤压铝排过程中得到部分改善,但是无法完全消除。偏析的存在意味着材料各部分成分分布不均匀,这种成分的不均匀会造成阳极氧化膜质量和附着力不同,导致氧化后易出现色差等外观缺陷,并且使用性能不稳定,部分位置氧化膜附着力不够易脱落。一旦失去了氧化膜的保护,再加上手汗、潮湿空气和高温天气的加速腐蚀,iPhone6S采用的7系列航空铝手机壳就会呈现出上述“掉漆”现象。

7系列铝合金材料的偏析问题从铸造过程就开始产生,并一直存在于材料中难以根除,影响阳极氧化质量,最终导致iPhone6S“掉漆”严重,难以直视。因此,彻底解决该问题还应从源头出发,设法生产高均匀性、无偏析的高品质铝合金原料。

天津百恩威公司多年来专注于采用急速冷却工艺制备高品质铝合金材料,目前已成功开发了成分高度均匀,无宏观偏析的6061、4047、7075、7050、7055等系列急速冷却铝材和AlSi27、AlSi50、AlSi60、AlSi70等系列高硅铝合金。

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常规铸造工艺,由于金属凝固时冷却速度较慢(一般<102℃/s),合金元素易发生偏析并持续生长,严重影响了材料的均匀性;而采用急速冷却工艺冷却速度极快(可达104-106℃/s),液相金属具有很大的过冷度,促进了形核;金属在极短时间完成凝固,使晶粒形核后来不及长大;并抑制了铸造中常见的树枝晶和柱状晶,形成近似球状的等轴晶,消除了常规材料的各向异性;由于细密的晶粒组织,金属产生了细晶强化效果,大幅提高了合金的强度、硬度和塑性;急速冷却工艺中合金的凝固在惰性气体保护中完成,无氧化、夹杂,硬质相细小弥散分布,均一致密组织有利于阳极氧化膜质量和均匀性,提高耐腐蚀性能。上图2是急速冷却7075和铸造7075的显微组织对比。从金相照片上可以看到铸造7075组织粗大,枝晶和偏析现象严重;急速冷却7075晶粒呈球状,无枝晶组织,晶粒细小。表1是急速冷却工艺与常规工艺生产的7系列铝合金性能对比。图3是急速冷却7系列铝合金实物图。

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来源:互联网
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